一种自愈式电力交换器和基于该交换器的配电线互联系统的制作方法

技术特征：

1.一种自愈式电力交换器，其特征在于，所述电力交换器包括直流母线、多个变换器和与变换器对应的端口；

所述变换器用于通过所述端口将所述外部电网接入所述直流母线；

所述直流母线还用于分别与直流电源以及直流负载连接；

所述变换器包括：dc/dc变换器；

当端口连接的外部电网发生故障时，所述端口对应的dc/dc变换器传输能量为0，切断所述端口连接的外部电网；

当外部电网正常时，正常外部电网对应的dc/dc变换器传输能量大小与方向由外部控制器根据协调各正常外部电网功率分配进行控制。

2.如权利要求1所述的交换器，其特征在于，还包括储能装置；

所述储能装置通过dc/dc变换器接入所述直流母线。

3.如权利要求1所述的交换器，其特征在于，所述变换器还包括：多个ac/dc变换器，用于通过与ac/dc变换器对应的交流端口连接交流电网。

4.如权利要求3所述的交换器，其特征在于，所有交流电网的电压等级相同；

每个交流电网分别依次通过端口和ac/dc变换器接入所述直流母线；

所述直流母线的电压由所有交流电网的电压决定。

5.如权利要求3所述的交换器，其特征在于，所述外部电网中的交流电网包括至少两个第一电压等级的交流电网和至少一个第二电压等级的交流电网；

每个所述第一电压等级的交流电网分别依次通过端口和ac/dc变换器接入所述直流母线；

所述第二电压等级的交流电网依次通过端口、ac/dc变换器和dc/dc变换器接入所述直流母线；

所述dc/dc变换器通过升压或降压将所述第二电压等级交流电网对应的ac/dc变换器直流侧电压变换至所述直流母线电压；

所述第一电压等级的交流电网数目大于第二电压等级的交流电网数目。

6.如权利要求1所述的交换器，其特征在于，所述外部电网包括至少一个直流电网；

当直流电网的电压等级与所述直流母线的电压等级相同时，所述直流电网通过端口直接接入所述直流母线；否则，所述直流电网依次通过端口和dc/dc变换器将电压变换至与所述直流母线相等后接入所述直流母线。

7.如权利要求1所述的交换器，其特征在于，所述dc/dc变换器的拓扑结构包括：

lc串联谐振结构、lc并联谐振结构、llc串并联谐振结构、cllc串联谐振结构或移相控制结构。

8.如权利要求7所述的交换器，其特征在于，所述dc/dc变换器中，lc串联谐振结构、lc并联谐振结构、llc串并联谐振结构或cllc串联谐振结构的dc/dc变换器用于改变dc/dc变换器中开关频率进行dc/dc变换器与直流母线间能量传输大小与方向控制实现自愈；

cllc串联谐振结构或移相控制结构的dc/dc变换器用于改变dc/dc变换器中有源桥之间和有源桥内部桥臂之间的移相角度进行dc/dc变换器与直流母线间能量传输大小与方向控制实现自愈。

9.如权利要求3所述的交换器，其特征在于，所述端口中的交流端口的拓扑结构，包括：

钳位型结构、h桥级联型结构、模块化多电平结构或三相线性级联结构。

10.一种基于自愈式电力交换器的配电线互联系统，其特征在于，所述系统包含如权1-9任一项所述的交换器以及多个交流电网和直流电网；

交流电网分别依次通过所述交换器的端口和ac/dc变换器接入所述交换器的直流母线；

直流电网通过所述交换器的端口和dc/dc变换器接入所述交换器的直流母线；

所述交换器的直流母线分别外接直流电源和直流负载。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述交流电网包括至少两个第一电压等级的交流电网和至少一个第二电压等级的交流电网；

每个所述第一电压等级的交流电网分别依次通过端口和ac/dc变换器接入所述交换器的直流母线；

所述第二电压等级的交流电网依次通过端口、ac/dc变换器和dc/dc变换器接入所述交换器的直流母线；

所述dc/dc变换器通过升压或降压将所述第二电压等级交流电网对应的ac/dc变换器直流侧电压变换至所述交换器的直流母线电压；

所述第一电压等级的交流电网数目大于第二电压等级的交流电网数目。

12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，当直流电网的电压等级与所述交换器的直流母线的电压等级相同时，所述直流电网通过端口直接接入所述交换器的直流母线；否则，所述直流电网依次通过端口和dc/dc变换器将电压变换至与所述交换器的直流母线相等后接入所述交换器的直流母线。

13.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述交流电网的交流母线通过变压器连接至所述变换器的端口。

技术总结
本发明提供了一种自愈式电力交换器和基于该交换器的配电线互联系统，包括直流母线、多个变换器和与变换器对应的端口；该变换器用于通过端口将外部电网接入直流母线；直流母线还用于分别与直流电源以及直流负载连接；变换器包括DC/DC变换器，其中，DC/DC变换器用于控制与直流母线间能量传输大小与方向。本发明采用自愈式电力交换器替代联络开关的直接刚性电气连接，实现多电压等级交直流馈电线的柔性互联。其中，通过调整DC/DC变换器与直流母线间能量传输的大小与方向实现故障隔离，可以快速闭锁和切除故障区域，阻断短路电流路径，抑制短路电流上升，有效缩小故障影响范围。

技术研发人员：沙广林;段青;盛万兴;孟晓丽;李振;马春艳;赵彩虹
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司;国家电网有限公司;国网天津市电力公司
技术研发日：2019.01.03
技术公布日：2020.07.10